สะเทิน (เคมี)

ในทางเคมี ปฏิกิริยาสะเทิน (อังกฤษ: neutralization หรือ neutralisation) หรือ ปฏิกิริยาการสะเทิน หรือ ปฏิกิริยาลบล้างฤทธิ์ ก็เรียก เป็นปฏิกิริยาเคมี ซึ่งกรดและเบสทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นเกลือ บ่อยครั้งที่เกิดน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ด้วย แต่ไม่จำเป็นเสมอไป ปฏิกิริยาสะเทินระหว่างกรดและเบสอาร์เรเนียส จะให้น้ำด้วยเสมอ ดังสมการ

ปฏิกิริยาการสะเทินระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริก อินดิเคเตอร์คือ โบรโมไทมอลบลู

YOH + HX → XY + H₂O

เมื่อ Y และ X เป็นไอออนบวกและไอออนลบที่มีค่าประจุเป็น +1 และ -1 ตามลำดับ XY จะเป็นเกลือที่เกิดขึ้น ตัวอย่างปฏิกิริยารูปนี้ เช่น ปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริก โดยมีโซเดียมเป็น Y และคลอรีนเป็น X

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาข้างต้น คือ น้ำและเกลือแกงสามัญ

ปฏิกิริยาสะเทินสามารถพิจารณาได้เป็นสมการไอออนสุทธิ เช่น

H⁺ + OH^- → H₂O

การแสดงนี้คลาดเคลื่อน อย่างไรก็ดี เพราะไฮโดรเจนไอออน (H⁺) แท้จริงแล้วมิได้เกิดขึ้นในสารละลายระหว่างปฏิกิริยาสะเทิน ที่จริงแล้ว ไฮโดรเนียมไออน (H₃O⁺) ต่างหากที่เกิดขึ้น ซึ่งเป็นผลตามสมการด้านล่าง

H⁺ + H₂O → H₃O⁺

เมื่อพิจารณาไฮโดรเนียมไออน สมการไอออนสุทธิแท้จริงจะเป็น

H₃O,⁺ + OH^- → 2H₂O

ในปฏิกิริยาไม่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย (non-aqueous) มีความเป็นไปได้น้อยว่าจะเกิดน้ำขึ้น อย่างไรก็ดี กรดกับเบสจะมีการให้โปรตอนเสมอ (ตามทฤษฎีกรด-เบสเบรินสเตด-บาวรี) เนื่องจากมีนิยามกรดและเบสหลายอย่าง ปฏิกิริยาทั้งหลายจึงอาจถูกพิจารณาว่าเป็นปฏิกิริยาการสะเทินได้ ซึ่งทั้งหมดด้านล่างนี้อาจถูกพิจารณาว่าเป็นปฏิกิริยาสะเทินได้ตามนิยามแตกต่างกัน

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

2HCl + Mg → MgCl₂ + H₂

2HCO₂H + MgO → Mg(HCO₂)₂ + H₂O

HF + NH₃ → NH₄F

บ่อยครั้ง ปฏิกิริยาสะเทินเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมไฮดรอกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริก ตัวอย่างของการสะเทินแบบดูดความร้อน เช่น ปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมไบคาร์บอเนต (โซดาทำขนม) กับกรดน้ำส้ม (น้ำส้มสายชู)

การสะเทินหมายถึงการทำให้เป็นกลาง ในทางเคมี "เป็นกลาง" หมายถึง pH เท่ากับ 7

การนำไปใช้

• วิธีการไทเทรตทางเคมีใช้สำหรับวิเคราะห์กรดหรือเบสเพื่อหาความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่า สามารถใช้พีเอชมิเตอร์หรือพีเอชอินดิเคเตอร์ซึ่งแสดงจุดสะเทินโดยเปลี่ยนสีอย่างชัดเจน การคำนวณปริมาณสัมพันธ์อย่างง่ายโดยทราบปริมาตรของสารที่ต้องการทราบโมลาริตี และที่ทราบปริมาตรและโมลาริตีของสารที่เติมไป จะให้ค่าเป็นโมลาริตีของสารที่ต้องการทราบนั้น
• กรดกระเพาะเกินในกระเพาะอาหาร (การย่อยกรด) สะเทินโดยการย่อยโซเดียมไบคาร์บอเนตหรือตัวสะเทินอื่น เช่น แอนตาซิด
• การสะเทินนั้นยังสามารถใช้เพื่อลดความเจ็บปวดของหนามพิษจากแมลงและพืชได้ เหล็กไนผึ้งสามารถสะเทินได้ด้วยและเหล็กไนต่อสะเทินได้ด้วยกรด (ซึ่งแท้จริงแล้วการสะเทินมิได้ลดความเจ็บปวด ความเป็นกรดในเหล็กไนมิใช่สาเหตุของการคัน แต่เป็นสารเคมีอื่นในพิษ สาเหตุที่ความเจ็บปวดลดลงนั้นเป็นผลทางจิตวิทยามากกว่า)

การคำนวณ

ในปฏิกิริยาการสะเทิน จำนวนโมลของกรดกับเบสที่ใช้นั้นต้องเท่ากัน ดังนั้น สูตรจึงเป็นดังนี้

a × [A] × V_a = b × [B] × V_b

เมื่อ a เป็นจำนวนของไฮโดรเจนกรด และ b เป็นค่าคงที่ซึ่งบอกว่าเบสสามารถรับไออน H₃O⁺ ได้มากเท่าใด [A] แทนความเข้มข้นของกรด และ [B] แทนความเข้มข้นของเบส V_a คือปริมาตรของกรด และ V_b คือปริมาตรของเบส

อ้างอิง

• Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering, Treatment and Reuse. 4th ed. New York: McGraw-Hill, 2003. 526-532.